DE2259196C3 - Process for accelerating the conversion of epoxy compounds - Google Patents
Process for accelerating the conversion of epoxy compoundsInfo
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Description
55 \ S 55 \ S
R" XR " X
worin R und R' gleiche oder verschiedene Reste aus der Gruppe H, Alkyl-, Aryl-, Aralkyl-, Alkaryl-, Cycloalkyl- und heterocyclischer Rest, Halogen, Keto-, Amino- und Nitrogruppen sowie Äther-, Thioäther-, Ester- und Carbonamidgruppierunger. enthaltende Reste und 2 R Schwefel oder Sauerstoff sein können, R" ein Alkinyl-, Alkylen-, Arylen-, Aralkylen- oder Cycloalkylenrest ist, der gegebenenfalls durch Halogen, Nitro- oder Aminogruppen substituiert ist, ferner 2 durch Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel verbunden, gleiche oder verschiedene R"-Gruppen bedeutet, und X Wasserstoff oder einwherein R and R 'are identical or different radicals from the group H, alkyl, aryl, aralkyl, alkaryl, cycloalkyl and heterocyclic radical, halogen, keto, amino and nitro groups as well as ether, thioether, ester and Carbonamide moieties. containing radicals and 2 R can be sulfur or oxygen, R "is an alkynyl, Is alkylene, arylene, aralkylene or cycloalkylene radical, which is optionally substituted by halogen, nitro or amino groups, furthermore 2 connected by oxygen, nitrogen or sulfur, denotes identical or different R ″ groups, and X denotes hydrogen or a
R-C-R-C-
-C — R-Rest-C - R residue
R'—N NR'-N N
\ r \ r
6565 ist, in Mengen von 0,05 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge deris, in amounts of 0.05 to 10 wt .-%, preferably 0.5 to 5 wt .-%, based on the total amount of
Ausgangsverbindungen, gegebenenfalls zusammen mit bekannten Beschleunigern, verwendetStarting compounds, optionally together with known accelerators, used
Geeignete ImidazoBn-Derivate im Sinne der Erfindung, die der früher beschriebenen allgemeinen Formel entsprechen, sind beispielsweise solche mit gegebenenfalls arylsubstituierten Alkylresten, mit gegebenenfalls alkylsubstituierten Arylresten und solchen, die über eine Alkylen- oder Arylenbrücke eine zweite Imidazolingruppe enthalten, wieSuitable imidazoBn derivatives for the purposes of the invention, which correspond to the general formula described earlier are, for example, those with optionally aryl-substituted alkyl radicals, with optionally alkyl-substituted aryl radicals and those that have a Alkylene or arylene bridge a second imidazoline group included how
2-MethyIimidazoIin, 2,4^Dimethylimidazolin,2-methylimidazoline, 2,4 ^ dimethylimidazoline,
2-MethyI-4-(n-butyl)-imidazolin,2-methyl-4- (n-butyl) imidazoline,
2-ÄthyIimidazoIin,2-ethyimidazoline,
2-Athyl-4-methylimidazolin,2-ethyl-4-methylimidazoline,
2-Benzyl-imidazolin, 2-Phenyl-imidazolin,2-benzyl-imidazoline, 2-phenyl-imidazoline,
2-PhenyI-4-(N-morpholinyImethyl)-imidazolin, 2-(o-Toiyl)-imidazolin,2-PhenyI-4- (N-morpholinyImethyl) -imidazoline, 2- (o-toyl) imidazoline,
2-(p-ToIyI)-imidazoI;n,2- (p-ToIyI) -imidazoI; n,
Tetramethylen-bis-imidazolin,Tetramethylene-bis-imidazoline,
! ,1 ,j-TriiTiethy!-1,4- tetramethyien-bisimiclazolin, ! , 1, j-TriiTiethy! -1,4-tetramethyien-bisimiclazoline,
133-Trimethyl-1,4-tetramethylen-bisimidazolin, 133-trimethyl-1,4-tetramethylene-bisimidazoline,
l.l^-Trimelhyl-l^-tetramethylen-bis-4-methylimidazolin, 1.l ^ -trimelhyl-l ^ -tetramethylene-bis-4-methylimidazoline,
133-Trimethyl-1,4-tetramethylen-bis-4-methylimidazolin, 133-trimethyl-1,4-tetramethylene-bis-4-methylimidazoline,
Phenylen-1 ,2-bis-imidazolin,Phenylene-1,2-bis-imidazoline,
Phenylen-1,3-bis-imidazolin, Phenylen-1,4-bis-imidazolin, undPhenylene-1,3-bis-imidazoline, Phenylene-1,4-bis-imidazoline, and
Phenvlen-l^-bis^-methylimidazolin. Es können auch .Gemische der Imidazolin-Derivate erfindungsgemäß eingesetzt werden.Phenylene-1 ^ -bis ^ -methylimidazoline. Mixtures of the imidazoline derivatives can also be used according to the invention.
Die erfindungsgemäß einsetzbaren Imidazoün-Derivate können nach bekannten Verfahren aus gegebenenfalls substituierten geminalen Diaminen und aliphatischen oder aromatischen Mono- bzw. Dinitrilen in Gegenwart von elementarem Schwefel oder Furfurylchlorid als Katalysator hergestellt werden.The imidazone derivatives which can be used according to the invention can be prepared from optionally substituted geminal diamines and aliphatic diamines by known processes or aromatic mono- or dinitriles in the presence of elemental sulfur or furfuryl chloride can be produced as a catalyst.
Aus der großen Zahl der Epoxidverbindungen, welche mieden —OC-O—CO-Gruppierungen enthaltenden Verbindungen umgesetzt werden können, seien genannt: Die Epoxide aus ein- oder mehrfach ungesättigten Kohlenwasserstoffen:From the large number of epoxy compounds which avoided —OC — O — CO groupings Compounds that can be implemented are: The epoxides from one or more times unsaturated hydrocarbons:
Äthylen, Propylen, Butylen, Butadien, Cyclohexen, Vinylcyclohexen, Dicyclopentadien,Ethylene, propylene, butylene, butadiene, cyclohexene, vinylcyclohexene, dicyclopentadiene,
Cyclododecatrien, Polybutadiene, Styrol; halogenhaltige Epoxide, wie Epichlorhydrin; Epoxiäther der einfachen Alkohole:Cyclododecatriene, polybutadienes, styrene; halogen-containing epoxides such as epichlorohydrin; Epoxy ethers of simple alcohols:
Methyl-, Äthyl-, Butyl-, 2-Äthylhexylalkohol; Epoxiäthet mehrwertiger Alkohole:Methyl, ethyl, butyl, 2-ethylhexyl alcohol; Epoxy ethics of polyvalent alcohols:
Äthylen-, Propylen-, Butylenglykol,Ethylene, propylene, butylene glycol,
Polyglykole, Glycerin, Pentaerythrit; Epoxiäther ein- und mehrwertiger Phenole:Polyglycols, glycerine, pentaerythritol; Epoxy ethers of monohydric and polyhydric phenols:
Phenol, Kresol, Resorcin, Hydrochinon, 4,4'-Dihydroxydiphenyl,Phenol, cresol, resorcinol, hydroquinone, 4,4'-dihydroxydiphenyl,
4,4'-Dihydroxydiphenylmethan, 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan, 4,4'-Dihydroxydipnenylsulfon,4,4'-dihydroxydiphenylmethane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, 4,4'-dihydroxydipnenyl sulfone,
Phenol-Formaldehyd-Kondensationsprodukte; N-haltige Epoxide:Phenol-formaldehyde condensation products; N-containing epoxies:
das Ν,Ν-Diglycidylanilin,the Ν, Ν-diglycidylaniline,
N,N'-Dimethyl-diglyci<lyI-4,4'-diamino-N, N'-dimethyl-diglyci <lyI-4,4'-diamino-
diphenylmethan. b5diphenylmethane. b5
Bevorzugt werden solche, die mehr als eine Epoxidgruppe
im Molekül besitzen.
Ebensogut wie die reinen Epoxidverbindungen
können auch deren Gemische, beispielsweise solche von
Mono- und Polyepoxiden oder auch Epbxidverbindunr.
gen in Gegenwart von Lösungsmitteln oder Weichmachern nach dem erftndungsgemäßen Verfahren umgesetzt
werden. : '...■Those which have more than one epoxy group in the molecule are preferred.
Mixtures thereof, for example those of mono- and polyepoxides or also epoxy compounds, can be used just as well as the pure epoxy compounds. conditions are implemented in the presence of solvents or plasticizers according to the process according to the invention. : '... ■
Zu. den Verbindungen, die eine oder mehrere —OC—O—CO-Gruppierungen enthalten, zählen die Anhydride der aliphatischen, cycloaliphatische!!, araliphatischen, aromatischen, aikaromatischen und heterocyclischen Säuren und deren gegebenenfalls gemsichte Anhydride.To. the compounds which contain one or more —OC — O — CO groupings include the Anhydrides of the aliphatic, cycloaliphatic !!, araliphatic, aromatic, aromatic and heterocyclic acids and, if appropriate, mixed acids Anhydrides.
Die festen Imidazoline werden vor dem Einsatz zweckmäßigerweise in sogenannten Lösungsvermittlern gelöst Als Lösungsvermittler können übliche Lösungsmittel für die festen Imidazoline verwendet werden sowie flüssige Imidazoline, flüssige Amine, Imine, Säuren und Anhydride.The solid imidazolines are expediently in so-called solubilizers before use dissolved As solubilizers, common solvents for the solid imidazolines can be used as well as liquid imidazolines, liquid amines, imines, acids and anhydrides.
Bei Verwendung der vorstehend beschriebenen Imidazoline als Härtungsbeschleuniger für Epoxidharze zeigt sich, daß Endprodukte erhalten werden können, deren Formbeständigkeit in Wärme nicht unerheblich höher ist als bei Verwendung von Piienolen oder Phenolderivaten oder vorbeschriebenen tertiären Aminen, wobei die N-unsubstituierten Imidazolin-Derivate um etwa 20% höhere Werte geben als die N-substituierten. Auen zeigen sich deutliche Effekte im Vergleich zum Einsatz von Imidazol-Derivaten. Außerdem steigt die Gebrauchsdauer vom Harz-Härter-System bei einer Geliertemperatur von 80° C fast auf den doppelten Wert im Vergleich zur Verwendung der anderen bekannten Härtungsbeschleuniger.When using the imidazolines described above as curing accelerators for epoxy resins it turns out that end products can be obtained whose dimensional stability under heat is not insignificant is higher than when using piienols or Phenol derivatives or the tertiary amines described above, the N-unsubstituted imidazoline derivatives give about 20% higher values than the N-substituted ones. There are clear effects in comparison to the use of imidazole derivatives. Also increases the service life of the resin-hardener system at a setting temperature of 80 ° C almost doubled compared to the use of the other known curing accelerators.
Die unter Anwendung des beschriebenen Verfahrens hergestellten Produkte stellen Formkörper, Überzüge, Lacke und Verklebungen mit wertvollen Eigenschaften dar, wobei die Mischungen je nach Einsatzzweck vor der Reaktion gebräuchliche Füllstoffe, Pigmente, Farbstoffe und Plastifizierungsmittel zugesetzt werden können. Die durch Umsetzung mit Monoepoxiden hergestellten Verbindungen stellen wertvolle Produkte für die Herstellung von Textilhilfsmitteln und Kunststo£f"'orprodukten dar.The products manufactured using the process described represent moldings, coatings, Paints and adhesives with valuable properties represent, the mixtures depending on the intended use customary fillers, pigments, dyes and plasticizers are added to the reaction can. The compounds produced by reacting with monoepoxides are valuable products for the manufacture of textile auxiliaries and plastic products represent.
An den folgenden Beispielen soll die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Verwendung der beschriebenen Imidazolin-Derivate verdeutlicht werden. In den Beispielen wurden als Harz-Härter-Systeme Kombinationen eines Epoxidharzes, d. h. eines Diglycidyläthers des 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propans mit einem Epoxiwert von 0,53, mit verschiedenen flüssigen oder festen Säureanhydriden (Beispiele 1—7) verwendet. Die Wirksamkeit der verwendeten Reaktionsbeschleuniger auf die Gebrauchsdauer der Harz-Härter-Systeme bei der Geüertemperatur von 8O0C wurde durch messe.! der Viskosität kontrolliert (Beispiel 1 + 7), die Wirksamkeit auf die Eigenschaften der gehärteten Endprodukte wurde durch Bestimmung der Formbeständigkeit in der Wärme nach Martens (DIN 53 458) ermittelt (Beispiel 2—7). Zu diesem Zweck wurden Epoxidharz und Anhydrid im Äquivalentverhältnis 1 :1 gemischt und in entsprechende Formen gegossen. Dem Anhydrid wurden vorher 0,5 Gew.-% Reaktionsbeschleuniger (bezogen auf die Gesamtmenge Harz-Hirter) zugegeben. Die Gießlinge wurden anschließend bei 8O0C vorgeliert und bei 100° C im Trockenschrank gehärtet.The following examples are intended to illustrate the effectiveness of the use according to the invention of the imidazoline derivatives described. In the examples, combinations of an epoxy resin, ie a diglycidyl ether of 2,2-bis- (4-hydroxyphenyl) propane with an epoxy value of 0.53, with various liquid or solid acid anhydrides (Examples 1-7 ) used. The effectiveness of the reaction accelerator used in the life of the resin-hardener systems in Geüertemperatur of 8O 0 C was fair.! the viscosity is controlled (example 1 + 7), the effectiveness on the properties of the cured end products was determined by determining the dimensional stability under heat according to Martens (DIN 53 458) (example 2-7). For this purpose, epoxy resin and anhydride were mixed in an equivalent ratio of 1: 1 and poured into appropriate molds. 0.5% by weight of reaction accelerator (based on the total amount of Harz-Hirter) were previously added to the anhydride. The castings were then pre-cured at 8O 0 C and cured at 100 ° C in a drying cabinet.
Aus den nachstehenden Beispielen ist die vorteilhafte Auswirkung der erfi:>dungFgemäß verwendeten flüssigen Imidazolin-Derivate auf die Gebrauchsdauer der Harz-Härter-Systeme sowie auf die Eigenschaften der gehärteten Endprodukte deutlich zu erkennen.The following examples show the advantageous effect of the liquid used in accordance with the invention Imidazoline derivatives on the useful life of the resin-hardener systems as well as on the properties of the clearly recognizable hardened end products.
Das Epoxidharz wurde mit Methylhexahydrophthalsäureanhydrid (MHHPSA) kombiniert. Es wurde die Gebrauchsdauer bei der Geiienemperaiur von 80°C bestimmt:The epoxy resin was combined with methyl hexahydrophthalic anhydride (MHHPSA). It became the useful life at a temperature of 80 ° C determined:
Gebrauchsdauer bei 800CService life at 80 0 C
1 a 2,4,6-Tri-(dimethyl-aminomethyl)phenol1 a 2,4,6-tri- (dimethyl-aminomethyl) phenol
Ib Benzyl-dimethyl-aminIb benzyl-dimethyl-amine
Ic 4-(n-Butyl)-imidazolIc 4- (n-butyl) imidazole
1 d 2-Methyl-4-(n-butyl)-imidazolin1 d 2-methyl-4- (n-butyl) imidazoline
1 e 2-Phenyl-4-(N-morpholinyl-methyl)-imidazolin1 e 2-Phenyl-4- (N-morpholinyl-methyl) -imidazoline
1 f 2-Äthyl-4-methyl-imidazolin1 f 2-ethyl-4-methyl-imidazoline
57 Minuten57 minutes
68 Minuten68 minutes
75 Minuten75 minutes
108 Minuten108 minutes
120 Minuten120 minutes
141 Minuten141 minutes
Die beiliegende Figur zeigt die Zeitabhängigkeit der Viskositäten der in diesem Beispiel genannten Kombinationen in graphischer Form.The attached figure shows the time dependence of the viscosities of the combinations mentioned in this example in graphic form.
Epoxidharz, wie beschrieben, und MHHPSA wurden gemäß Beispiel 1 kombiniert. Vorgeliert wurde 90 bzw. 120 Minuten bei 800C, gehärtet wurde 240 Minuten bei 100a,J. Die gefundenen Werte der Formbeständigkeit in der Wärme nach Martens waren folgende:Epoxy resin as described and MHHPSA were combined according to Example 1. Has been pre-gelled 90 or 120 minutes at 80 0 C, 240 minutes cured at 100 a, J. The Martens heat resistance values found were as follows:
TOTO
2a 2,4,6-Tri-(dimethyl-aminomethyl)-phenol2a 2,4,6-tri- (dimethyl-aminomethyl) -phenol
2b Benzyl dirriethyi'smir,2b benzyl dirriethyi'smir,
2c 4-(n-Butyl)-imidazol2c 4- (n-butyl) imidazole
2d 2-Methyl-4-(n-butyl)-imidazoIin2d 2-methyl-4- (n-butyl) imidazoline
2e 2-Phenyl-4-(N-morpholinyl-methyl)-imidazolin2e 2-phenyl-4- (N-morpholinyl-methyl) -imidazoline
2f 2-Äthyl-4-methyl-imidazolin2f 2-ethyl-4-methyl-imidazoline
Epoxidharz und MHHPSA wurden wie beschrieben kombiniert. Vcrgeliert wurde 90 bzw. 120 Minuten bei 80°C, gehärtet wurde 120 Minuten bei 1000C.Epoxy resin and MHHPSA were combined as described. Was Vcrgeliert was 90 or 120 minutes at 80 ° C, cured for 120 minutes at 100 0 C.
ReaktionsbeschleunigerReaction accelerator
GelierzeitGel time
MartenswertWorth it
3 a 2,4,6-Tri-(dimethyl-aminomethyl>phenol3 a 2,4,6-tri- (dimethyl-aminomethyl> phenol
3 b Benzyl-dimethyl-amin3 b benzyl-dimethyl-amine
3 c 4-{n-ButyI)-imidazol3 c 4- (n-ButyI) imidazole
3d 2-Methyl-4-(n-butyl)-imidazolin3d 2-methyl-4- (n-butyl) imidazoline
3 e 2-Phenyl-4-(N-morpholinyl-methyI)-inJidazolin3 e 2-Phenyl-4- (N-morpholinyl-methyI) -in jidazoline
3f 2-ÄthyI-4-methyl-imidazolin3f 2-EthyI-4-methyl-imidazoline
90Min.90min.
90 Min.90 min.
90 Min. 120 Min. 120 Min.90 min. 120 min. 120 min.
90 Min.90 min.
83°C 81°C 1080C 1080C 1070C 116°C83 ° C 81 ° C 108 0 C 108 0 C 107 0 C 116 ° C
Das beschriebene Epoxidharz wurde mit Hexahydrophthalsäureanhydrid (HHPSA) kombiniert. Vorgeliert wurde 90 Minuten bei 8O0C, gehärtet wurde IZO Minuten bei 100°C.The epoxy resin described was combined with hexahydrophthalic anhydride (HHPSA). Has been pre-cured for 90 minutes at 8O 0 C, hardened IZO minutes at 100 ° C.
4 a 2,4,6-Tri-(dimclhyl-aminomelhyl)-phenol 1060C4 a 2,4,6-tri- (dimethyl-aminomelhyl) -phenol 106 0 C
4b Benzyl-dimethyl-amin 1020C4b Benzyl-dimethyl-amine 102 0 C
4c 4-(n-Butyl)-imidazoI 1200C4c 4- (n-butyl) -imidazoI 120 0 C
4d 2-Methyl-4-(n-butyl)-imidazolin 1250C4d 2-methyl-4- (n-butyl) -imidazoline 125 0 C
4e 2-PhenyI-4-(N-morphoIinyl-methyl)-imi(Jazolin 12O0C4e 2-PhenyI-4- (N-morphoIinyl-methyl) -imi (Jazolin 12O 0 C
4 Γ 2-Äthyl-4-methyl-im;dazoIin 128°C4 Γ 2-ethyl-4-methyl-im; dazoIin 128 ° C
Das beschriebene Epoxidharz wurde mit Methyl-tetrahydrophthalsäureanhydrid (MTHPSA) kombiniert. Vorgeliert wurde 120 Minuten bei 80°C, gehärtet wurde 120 Minuten bei 1000C.The epoxy resin described was combined with methyl tetrahydrophthalic anhydride (MTHPSA). Has been pre-cured for 120 minutes at 80 ° C, cured for 120 minutes at 100 0 C.
5a 2,4,6-Tri-(dimethy!-aminomethyl)-phenol 112°C5a 2,4,6-tri- (dimethy! -Aminomethyl) -phenol 112 ° C
5b Benzyl-dimethyl-amin 112°C5b Benzyl-dimethyl-amine 112 ° C
5c 4-(n-Butyl)-imidazol 121°C5c 4- (n-butyl) imidazole 121 ° C
5d 2-Methyl-4-(n-butyl)-imidazolin 1260C5d 2-methyl-4- (n-butyl) -imidazoline 126 0 C
5e 2-Phenyl-4-(N-morpholinyl-methyl)-imidazolin 122°C5e 2-Phenyl-4- (N-morpholinyl-methyl) -imidazoline 122 ° C
5f 2-Äthyl-4-methyl-imidazolin 129°C5f 2-ethyl-4-methyl-imidazoline 129 ° C
Das beschriebene Epoxidharz wurde mit MHHPSA kombiniert; vorgeliert wurde 90 Minuten bei 800C und gehärtet wurde 60 Minuten bei 1000C.The epoxy resin described was combined with MHHPSA; was pre-cured for 90 minutes at 80 0 C and was cured for 60 minutes at 100 0 C.
6a 2,4,6-Tri-(dimethyl-aminomethyI)-phenoI 83°C6a 2,4,6-tri- (dimethyl-aminomethyl) -phenoI 83 ° C
6b Benzyl-dimethyl-amin 82°C6b Benzyl-dimethyl-amine 82 ° C
6c 4-(n-Butyl)-imidazol 1070C6c 4- (n-Butyl) -imidazole 107 0 C
6d 2-Äthyl-4-niethyl-imidazolin 114°C6d 2-ethyl-4-diethyl-imidazoline 114 ° C
Ein Epoxidharz, d. h. ein Diglycidäther des 4,4'-Dihydroxydiphenyldimethylmethans mit einem Epoxidwert von 0,52. wurde mit MHHPSA wie beschrieben kombiniert. Vorgeliert wurde 90 Minuten bei 800C, gehärtet wurde Minuten bei 1000C:An epoxy resin, ie a diglycid ether of 4,4'-dihydroxydiphenyldimethyl methane with an epoxy value of 0.52. was combined with MHHPSA as described. Has been pre-cured for 90 minutes at 80 0 C, hardened minutes at 100 0 C:
7a 2,4,6-Tri-(dim.ethyl-aininomethyl>phenol7a 2,4,6-tri- (dim.ethyl-ainomethyl> phenol
7 b Benzyl-dimeihyl-amm7 b Benzyl-dimethyl-amm
7 c 4-{n-Butyl)-imidazol7c 4- (n-butyl) imidazole
7d 2-Phenyl-4-{N-morpholinyl-methyl>imidazolin7d 2-phenyl-4- {N-morpholinyl-methyl> imidazoline
7e 2-Äthyl-4-methy]-imidazolin7e 2-ethyl-4-methy] imidazoline
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OGA | New person/name/address of the applicant | ||
8281 | Inventor (new situation) |
Free format text: NEUBOLD, KURT, DIPL.-CHEM. DR., 4250 BOTTROP, DE OBENDORF, JOHANN, DIPL.-CHEM. DR. RENSMANN, LEO, DIPL.-CHEM. DR., 4270 DORSTEN, DE SCHUELDE, FELIX, DIPL.-CHEM. DR., 4273 WULFEN, DE |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |